18光的衍射习题解答
第十八章 光的衍射
一 选择题
1．平行单色光垂直入射到单缝上，观察夫朗和费衍射。若屏上P 点处为第2级暗纹，则单缝处波面相应地可划分为几个半波带 ( )
A. 一个
B. 两个
C. 三个
D. 四个
解：暗纹条件：....3,2,1),22(sin =±=k k
a λθ，k =2，所以2k =4。 故本题答案为D 。
2．波长为λ的单色光垂直入射到狭缝上，若第1级暗纹的位置对应的衍射角为θ =±π/6，则缝宽的大小为 ( )
A. λ/2
B. λ
C. 2λ
D. 3λ
解：....3,2,1),22(sin =±=k k a λθ6,1πθ±==k ，所以λλ
π2,22)6sin(=∴?±=±a a 。 故本题答案为C 。
3．一宇航员在160km 高空，恰好能分辨地面上两个发射波长为550nm 的点光源，假定宇航员的瞳孔直径为5.0mm ，如此两点光源的间距为 ( )
A. 21.5m
B. 10.5m
C. 31.0m
D. 42.0m
解：m 5.2122.1,22.11==?∴?==h D
x h x D λλ
θ。 本题答案为A 。
4．波长λ=550nm 的单色光垂直入射于光栅常数d =2×10-4cm 的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为 ( )
A. 2
B. 3
C. 4
D. 5
解：k d k k d 。，64.3sin sin ==
=λθλθ的可能最大值对应1sin =θ，所以[]3=k 。 故本题答案为B 。
5．一束单色光垂直入射在平面光栅上，衍射光谱中共出现了5条明纹。若已知此光栅缝宽度与不透明宽度相等，那么在中央明纹一侧的第二条明纹是第几级？( )
A. 1级
B. 2级
C. 3级
D. 4级
解：,2,sin =+±=a
b a k d λθ因此...6,4,2±±±等级缺级。衍射光谱中共出现了5条明纹，所以0,1,3±±=k ，那么在中央明纹一侧的第二条明纹是第3级。
故本题答案为C 。
6．一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最远的是（ ）
A. 紫光
B. 绿光
C.黄光
D. 红光
解：本题答案为D
7．测量单色光的波长时，下列方法中哪一种最为准确（ ）
A. 光栅衍射
B. 单缝衍射
C. 双缝干涉
D. 牛顿环
解：本题答案为A
8．X 射线投射到间距为d 的平行点阵平面的晶体中，发生布拉格晶体衍射的最大波长为（ ）
A. d / 4
B. d / 2
C. d
D. 2d
解：最大波长对应最大掠射角90?和最小级数k =1。根据布拉格公式易知：
本题答案为D
二 填空题
1．波长为λ的单色光垂直照射在缝宽为a =4λ的单缝上，对应θ =30?衍射角，单缝处的波面可划分为 半波带，对应的屏上条纹为 纹。
解：24230sin 4sin 0λ
λλθ?===a ，所以可划分为4个半波带，且为暗纹。
2．在单缝衍射中，衍射角θ 越大，所对应的明条纹亮度 ，衍射明条纹的角宽度 （中央明条纹除外）。
解：越小；不变。
3．平行单色光垂直入射在缝宽为a =0.15mm 的单缝上，缝后有焦距f =400mm 的凸透镜，在其焦平面上放置观察屏幕，现测得屏幕中央明条纹两侧的两个第3级暗纹之间的距离为8mm ，则入射光的波长为λ = 。
解：f
x a k k a ====λθλθ3sin ,3,22sin 500104003104105.133
3
4=?????==---f ax λnm 4．在单缝实验中，如果上下平行移动单缝的位置，衍射条纹的位置 。 解：衍射条纹的位置是由衍射角决定的，因此上下移动单缝，条纹位置不会变化。
5．一个人在夜晚用肉眼恰能分辨10公里外的山上的两个点光源（光源的波长取为λ=550nm ）。假定此人眼瞳孔直径为5.0 mm ，则此两点光源的间距为 。
解：h x D ?==λθ22
.11 所以342.1100.510101055022.122.1Δ33
9=?????=
=--h D x λm 。 6．已知天空中两颗星相对于一望远镜的角距离为4.84?10-6 rad ，它们发出的光波波长为550nm ，为了能分辨出这两颗星，望远镜物镜的口径至少应为 0.139m 。
解：139.022.11
==θλD m 7．平行单色光垂直入射到平面衍射光栅上，若增大光栅常数，则衍射图样中明条纹的间距将 ，若增大入射光的波长，则明条纹间距将 。
解：,sin λθk d ±=f
x ~tan ~sin ~θθθ 所以d 增大，θ变小，间距变小；λ增大，θ变大，间距变大。
8．波长为500nm 的平行单色光垂直入射在光栅常数为2×10-3mm 的光栅上，光栅透光缝宽度为1×10-3mm ，则第 级主极大缺级，屏上将出现 条明条纹。
解：2,m m 102,m m 10133=?=?=--a
d d a ；故第2级主极大缺级； 4 1sin ,sin max ====λ
θλθd
k k d 时，当；故屏上将出现k =0,±1, ±3 共5条明条纹。 9．一束具有两种波长的平行光入射到某个光栅上，λ1=450nm ，λ2=600nm ，两种波长的谱线第二次重合时（不计中央明纹），λ1的光为第 级主极大，λ2的光为第 级主极大。
解：重合时，2211sin λλθk k d ==，4
31221==k k λλ 21k k 、为整数又是第2次重合，所以6821==k k ，。
10．用X 射线分析晶体的晶格常数，所用X 射线波长为0.1nm 。在偏离入射线60?角方向上看到第2级反射极大，则掠射角为 ，晶格常数为 。
解：30? ；0.2nm
三 计算题
1．在单缝衍射实验中，透镜焦距为0.5m ，入射光波长λ=500nm ，缝宽a =0.1mm 。求：（1）中央明条纹宽度；（2）第1级明条纹宽度。
解：（1）中央明条纹宽度
39
00101.0105005.022tan 2--????=≈=?a f f x λ
θ=5?10-3m=5mm
(2) 第1级明条纹宽度为第1级暗条纹和第2级暗条纹间的距离
a
f a a f f f x λλλθθ=-=-=?)2(tan tan 121=2.5mm 2．在单缝夫琅禾费衍射实验中，第1级暗条纹的衍射角为0.4°，求第2级亮条纹的衍射角。
解：由亮条纹条件a sin θ2=（2 k + 1）λ/ 2和k =2 得
a sin θ2 = 5λ / 2
由暗条纹条件a sin θ 1=（2k ）λ/2和k = 1 得
a sin θ 1=λ
故 sin θ 2/sin θ 1=5/2
衍射角一般很小，sin θ ≈ θ ，得 θ 2=5/2θ 1=1°
3．假若侦察卫星上的照相机能清楚地识别地面上汽车的牌照号码。如果牌照上的笔划间的距离为4cm ，在150km 高空的卫星上的照相机的最小分辨角应多大？此照相机的孔径需要多大？光波的波长按500nm 计算。
解：最小分辨角应为
73
211067.210150104--?=??==l d θrad 照相机的孔径为
28.210
67.2m 1050022.122.1791=???==--θλD m 4．毫米波雷达发出的波束比常用的雷达波束窄，这使得毫米波雷达不易受到反雷达导弹的袭击。（1）有一毫米波雷达，其圆形天线直径为55cm ，发射波长为1.36mm 的毫米波，试计算其波束的角宽度。（2）将此结果与普通船用雷达的波束的角宽度进行比较，设船用雷达波长为1.57cm ，圆形天线直径为2.33m 。
（提示：雷达发射的波是由圆形天线发射出去的，可以将之看成是从圆孔衍射出去的波，其能量主要集中在艾里斑的范围内，故雷达波束的角宽度就是艾里斑的角宽度。） 解：（1）根据提示，雷达波束的角宽度就是艾里斑的角宽度。根据(18.3.3)式，艾里斑的角宽度为
rad 00603.055.01036.144.244.22311
1=??==-m D λθ （2）同理可算出船用雷达波束的角宽度为
rad 0164.033.21057.144.244.22222
1=??==-m D λθ 对比可见，尽管毫米波雷达天线直径较小，但其发射的波束角宽度仍然小于厘米波雷达波束的角宽度，原因就是毫米波的波长较短。
5．一束具有两种波长λ1和λ2的平行光垂直照射到一个衍射光栅上，测得波长λ1的第3级主极大与λ2的第4级主极大衍射角均为30°，已知λ1=560nm ，求：（1）光栅常数d ；（2）波长λ2。
解：（1）由光栅衍射明纹公式
d sin θ = k λ
d = k λ /sin θ =3×5.6×10-7 m /sin30°=3.36×10-6m
（2） d sin30°= 4λ2
λ2= d sin30°/ 4 = 420 nm
6．一个每毫米500条缝的光栅，用钠黄光垂直入射，观察衍射光谱，钠黄光包含两条谱线，其波长分别为589.6nm 和589.0nm 。求第2级光谱中这两条谱线互相分离的
角度。
解：光栅公式：d sin θ = k λ
d =1 mm /500 =2×10-3 mm
λ1=589.6 nm =5.896×10-4mm
λ2=589.0 nm =5.890×10-4mm
因为 k =2
所以 sin θ1 = k λ1/ d =0.5896
θ1 =sin -10.5896=36.129°
sin θ2 = k λ/d =0.5890
θ2=sin -10.5890=36.086°
所以?θ = θ1-θ2 =0.043°
7．平行光含有两种波长λ1= 400.0nm ，λ2=760.0nm ，垂直入射在光栅常数d = 1.0×10-3cm 的光栅上，透镜焦距f = 50 cm ，求屏上两种光第1级衍射明纹中心之间的距离。
解：由光栅衍射主极大的公式
d sin θ 1 = k λ1= 1λ1
d sin θ 2 = k λ2= 1λ2
x 1 = f tg θ 1 ≈ f sin θ 1= f λ1 /d
x 2 = f tg θ 2 ≈ f sin θ 2= f λ2 /d
Δx = x 2- x 1=1.8cm
8．用波长λ=700nm 的单色光，垂直入射在平面透射光栅上，光栅常数为3×10-6m 的光栅观察，试问：（1）最多能看到第几级衍射明条纹？（2）若缝宽0.001mm ，第几级条纹缺级？
解：（1）由光栅方程d sin θ = k λ 可得：k =d sin θ /λ
可见k 的可能最大值对应sin θ =1。将d 及λ值代入上式，并设sin θ =1，得
28.41070010396
=??=--k
k 只能取整数，故取k =4，即垂直入射时最多能看到第4级条纹。
（2）当d 和a 的比为整数比'
k k a d =时，k 级出现缺级。题中d = 3×10-6m ，a = 1×10-6m ，因此d /a = 3，故缺级的级数为3，6，9?。
又因k ≤4，所以实际上只能观察到第3级缺级。
9．白光（λ紫= 400.0nm ，λ红=760.0nm ）垂直入射到每厘米有4000条缝的光栅，试求利用此光栅可以产生多少级完整的光谱？
解：对第k 级光谱，角位置的范围从θ k 紫到θ k 红，要产生完整的光谱，即要求λ紫的第(k +1)级纹在λ红的第k 级条纹之后，亦即
紫
）（红1+ 红红λθk d k =sin 紫紫（）（λθ1sin )1+= +k d k 由以上三式得到 紫红）（λλ1+ ）（1400760+ 所以只有k =1才满足上式，所以只能产生一级完整的可见光谱，而第2级和第3级光谱即有重叠出现。 练习七：第1页共6页 练习七 光的衍射 （全册64页第25页） 习题七 一、选择题 1．在单缝衍射实验中，缝宽a = 0.2mm ，透镜焦距f = 0.4m ，入射光波长λ= 500nm ，则在距离中央亮纹中心位置2mm 处是亮纹还是暗纹？从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带？ [ ] （A ）亮纹，3个半波带； （B ）亮纹，4个半波带； （C ）暗纹，3个半波带； （D ）暗纹，4个半波带。 答案：D 解：沿衍射方向θ，最大光程差为 3 36210sin 0.21010m=1000nm=20.4x a a f δθλ---?=≈=??=，即22422 λλδ=??=?。因此，根据单缝衍射亮、暗纹条件，可判断出该处是暗纹，从该方向上可分为4个半波带。 2．波长为632.8nm 的单色光通过一狭缝发生衍射。已知缝宽为1.2mm ，缝与观察屏之间的距离为D =2.3m 。则屏上两侧的两个第8级极小之间的距离x ?为 [ ] （A ）1.70cm ； （B ）1.94cm ； （C ）2.18cm ； （D ）0.97cm 。 答案：B 解：第 k 级暗纹条件为sin a k θλ=。据题意有 2tan 2sin 2k x D D D a λθθ?=≈= 代入数据得 92 3 8632.8102 2.3 1.9410m=1.94cm 1.210x ---???=??=?? 3．波长为600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm 的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为 [ ] （A ）0、±1、±2、±3、±4； （B ）0、±1、±3； （C ）±1、±3； （D ）0、±2、±4。 答案：B 解：光栅公式sin d k θλ=，最高级次为3 max 6 2.510460010d k λ--?===?（取整数）。又由题意知缺级条件2a b k k k a +''= =，所以呈现的全部光谱级数为0、± 1、±3（第2级缺，第4级接近90o衍射角，不能观看）。 4．用白光（波长范围：400nm-760nm ）垂直照射光栅常数为2.4×10-4cm 的光栅，则第一级光谱的张角为 [ ] 第二章 光的衍射 1. 单色平面光照射到一小圆孔上，将其波面分成半波带。求第к个带的半径。若极点到观察点的距离r 0为1m ，单色光波长为450nm ，求此时第一半波带的半径。 解： 20 22r r k k +=ρ 而 20λ k r r k += 20λk r r k = - 20202λ ρk r r k = -+ 将上式两边平方，得 42 2020 20 2 λλρk kr r r k + +=+ 略去22λk 项，则 λ ρ0kr k = 将 cm 104500cm,100,1-8 0?===λr k 带入上式，得 cm 067.0=ρ 2. 平行单色光从左向右垂直射到一个有圆形小孔的屏上，设此孔可以像照相机光圈那样 改变大小。问：（1）小孔半径满足什么条件时，才能使得此小孔右侧轴线上距小空孔中心4m 的P 点的光强分别得到极大值和极小值；（2）P 点最亮时，小孔直径应为多大？设此时的波长为500nm 。 解：（1）根据上题结论 ρ ρ0kr k = 将 cm 105cm,400-5 0?==λr 代入，得 cm 1414.01054005k k k =??=-ρ 当k 为奇数时，P 点为极大值； k 为偶数时，P 点为极小值。 （2）P 点最亮时，小孔的直径为 cm 2828.02201==λρr 3．波长为500nm 的单色点光源离光阑1m ，光阑上有一个内外半径分别为0.5mm 和1mm 的透光圆环，接收点P 离光阑1m ，求P 点的光强I 与没有光阑时的光强度I 0之比。 解：根据题意 m 1=R 500nm mm 1R mm 5.0R m 121hk hk 0====λr 有光阑时，由公式 ???? ??+=+=R r R R r r R R k h h 11)(02 002λλ 第7章光的衍射 一、选择题 1(D), 2(B), 3(D), 4(B), 5(D), 6(B), 7(D), 8(B), 9(D), 10(B) 二、填空题 (1). 1.2mm, 3.6mm (2). 2, 4 ⑶.N2, N (4). 0, ±1, ±3, ........... (5)? 5 (6). 更窄更亮 (7). 0.025 ⑻.照射光波长，圆孔的肓径 (9). 2.24X104 (10). 13.9 三、计算题 1.在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含冇两种波长佥和几2,垂直入射于单缝上.假如 入的第一级衍射极小与几2的第二级衍射极小相重合，试问 (1)这两种波氏Z间冇何关系？ (2)在这两种波长的光所形成的衍射图样中，是否还有其他极小相重合？ 解：(1)由单缝衍射暗纹公式得 a sin ￡ = lAj a sin 02 = 2A2 由题意可知&]=2，sin O x = sin 0. 代入上式可得入=2A2 (2) a sin = 2k{A2(k\ = 1,2, .......... ) sin&] = 2k l A2 la a sin g =灯兄2 (k2=1,2, ............) sin= k2A2 la 若k2=2k\,贝Ij0]=仇，即2i的任一k\级极小都有弘的2k\级极小与之重合. 2.波长为600 nm (1 nm=10 9 m)的单色光垂直入射到宽度为a=0.10 mm的单缝上，观察夫琅禾费衍射图样，透镜焦距戶1.0 m,屏在透镜的焦平面处.求： (1)中央衍射明条纹的宽度△/()； (2)第二级喑纹离透镜焦点的距离七 解：(1)对于第一级暗纹， 有a sin?仟2 因0很小,故tg卩仟sin卩i = 2/a 故中央明纹宽度A.￥()= 2/tg }=2fA / ? = 1.2 cm 20XX年复习资料 大 学 复 习 资 料 专业： 班级： 科目老师： 日期： 第十八章失业与通货膨胀 1. 摩擦性失业与结构性失业相比，哪一种失业问题更严重些？ 解答：一般来说，结构性失业比摩擦性失业问题更严重。因为摩擦性失业是由于劳动力市场运行机制不完善或者经济变动过程中的工作转换而产生的失业。摩擦性失业的失业者都可以胜任可能获得的工作，所以增强失业服务机构的作用，增加就业信息，协助劳动者家庭搬家等都有助于减少摩擦性失业。而结构性失业是由经济结构变化、产业兴衰转移而造成的失业，是劳动力市场失衡造成的失业，一些部门需要劳动力，存在职位空缺，但失业者缺乏到这些部门和岗位就业的能力，而这种能力的培训需要一段较长的时间才能完成，所以结构性失业的问题更严重一些。 2. 能否说有劳动能力的人都有工作才是充分就业？ 解答：不能。充分就业并不意味着20XXXX0%的就业，即使经济能够提供足够的职位空缺，失业率也不会等于零，经济中仍然会存在着摩擦性失业和结构性失业。凯恩斯认为，如果消除了“非自愿失业”，失业仅限于摩擦性失业和自愿失业的话，经济就实现了充分就业。所以充分就业不是指有劳动能力的人都有工作。 3. 什么是自然失业率？哪些因素影响自然失业率的高低？ 解答：自然失业率就是指在没有货币因素干扰的情况下，劳动力市场和商品市场自发供求力量发挥作用时应有的处于均衡状态的失业率，也就是充分就业情况下的失业率。通常包括摩擦性失业和结构性失业。生产力的发展、技术进步以及制度因素是决定自然失业率及引起自然失业率提高的重要因素。具体包括：(1)劳动者结构的变化。一般来说，青年与妇女的自然失业率高，这些人在劳动力总数中所占比例的上升会导致自然失业率上升。(2)政府政策的影响。如失业救济制度使一些人宁可失业也不从事工资低、条件差的职业，这就增加了自然失业中的“寻业的失业”；最低工资法使企业尽量少雇用人，尤其是技术水平差的工人，同时也加强了用机器取代工人的趋势。(3)技术进步因素。随着新技术、新设备的投入使用，劳动生产率不断提高，资本的技术构成不断提高，必然要减少对劳动力的需求，出现较多失业；同时，技术进步使一些文化技术水平低的工人不能适应新的工作而被淘汰。(4)劳动市场的组织状况，如劳动力供求信息的完整与迅速性，职业介绍与指导的完善与否，都会影响到自然失业率的变化。(5)劳动市场或行业差别性的增大会提高自然失业率。厂商、行业和地区会兴起和衰落，而劳动者和厂商需要时间来与之适应与配合。这些无疑会引起劳动者的大量流动，增大结构性失业。 4. 说明短期菲利普斯曲线与长期菲利普斯曲线的关系。 解答：货币主义者认为，在工资谈判中，工人们关心的是实际工资而不是货币工资。当通货膨胀率不太高、工人还没有形成新的通货膨胀预期的时候，失业与通货膨胀之间存在的替代关系就被称为短期的菲利普斯曲线。随着时间的推移，工人们发觉他们的实际工资随物价的上涨而下降，就会要求雇主相应地增加货币工资，以补偿通货膨胀给自己造成的损失。由于工人不断地形成新的通货膨胀预期，使换取一定失业率的通货膨胀率越来越高，菲利普斯曲线不断向右上方移动，最终演变成垂直的菲利普斯曲线，这就是长期的菲利普斯曲线。 长期的菲利普斯曲线是由短期的菲利普斯曲线不断运动形成的。 5. 通货膨胀的经济效应有哪些？ 解答：通货膨胀的经济效应主要包括再分配效应和产出效应。 ) , 第十八章 光的衍射 一 选择题 1. 平行单色光垂直入射到单缝上，观察夫朗和费衍射。若屏上 P 点处为第 2 级暗纹， 则单缝处波面相应地可划分为几个半波带 ( ) A. 一个 B. 两个 C. 三个 D. 四个 解：暗纹条件： a sin = ± 故本题答案为 D 。 (2k ), k 2 = 1,2,3..... ，k =2，所以 2k =4。 2. 波长为的单色光垂直入射到狭缝上，若第 1 级暗纹的位置对应的衍射角为 =±π /6，则缝宽的大小为 ( ) A. /2 B. C. 2 D. 3 解： a sin = ± (2k ), k = 1,2,3 .... k = 1,= ± ，所以 a sin(± = ±2 ? ∴ a = 2。 2 故本题答案为 C 。 6 6 2 3. 一宇航员在 160km 高空，恰好能分辨地面上两个发射波长为 550nm 的点光源， 假定宇航员的瞳孔直径为 5.0mm ，如此两点光源的间距为 ( ) A. 21.5m B. 10.5m C. 31.0m D. 42.0m 解： = 1.22 = ?x ,∴?x = 1.22 h = 21.5m 。 1 D h D 本题答案为 A 。 4. 波长=550nm 的单色光垂直入射于光栅常数 d =2×10-4cm 的平面衍射光栅上， 可能观察到的光谱线的最大级次为 ( ) A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 解： d sin = k ，k = d sin = 3.64。k 的可能最大值对应sin = 1 ，所以[k ]= 3 。 故本题答案为 B 。 5. 一束单色光垂直入射在平面光栅上，衍射光谱中共出现了 5 条明纹。若已知此 光栅缝宽度与不透明宽度相等，那么在中央明纹一侧的第二条明纹是第几级？( ) A. 1 级 B. 2 级 C. 3 级 D. 4 级 解： d sin = ±k , a + b = 2, 因此±2,±4,±6... 等级缺级。衍射光谱中共出现了 5 条明 a 纹，所以 k = ±3,±1,0 ，那么在中央明纹一侧的第二条明纹是第 3 级。 故本题答案为 C 。 6. 一束白光垂直照射在一光栅上，在形成的同一级光栅光谱中，偏离中央明纹最 远的是（ ） 第十八章第一节《电能电功》 1.一个电能表，表盘上标明“720revs/（kW·h）”，这表示什么意思？ 2.小明家中一周前、后电能表示数如图18.1-4所示，小明家所在地区 每度电的电费是0.6元，请你估算他家每个月需要付多少电费。 记下你家电能表今天的示数，和一周后的示数对比。 根据你家所在地的电费标准，估算你家一个月应交多少电费。 3.一个小灯泡的两端加2.5V电压时电流是0.3A，它在这种情况下通电2min，电流做了多少功？消耗的电能是多少？ 4.有一块手机用的锂电池，上面标明电压为3.7V，容量为1130mA·h，它充满电后，大约储存了多少电能？ 答案: 1. 2. 1. 2. 3. 4. 答案: 1. 2.40W 3.计算出 4.2×1012 1.图 2.某实验小组的同学用图18.3-2所示的器材测量小灯泡电功率。已知待测小灯泡额定电压为 3.8V，小灯泡的额定功率估计在1.2W左右。 （1）连接电流表时应选用哪个量程？ （2）用笔画出导线完成电路的连接。 （3）在虚线框中画出相应的电路图。 3.李芳家的电能表上标着“3000revs/（kW·h）”。她用这个电能表来测量某用电器的功率：她把家中的其他用电器都与电源断开，仅让这个用电器工作，1min内电能表的转盘转了15转。该用电器的额定功率是多少？ 4.某电炉在额定电压220V下的功率为1000W，当实际电压只有额定电压的80％ 时，若电炉的电阻保持不变，此时电炉的实际功率是多少？ 5.某学校共有电灯100盏，都用60W的普通照明灯泡，平均每天用电4h。如果都改用40W的日光灯， 不但可以省电，而且比原来更亮了。该校一年（365天）可节约多少度电? 答案： 1. 第十八章第四节《焦耳定律》 1.某导体的电阻是2Ω，通过2A的电流时，1min产生多少焦耳的热量? 2.一只额定功率是450W的电饭锅，在额定电压下使用，每分钟产生多少热量? 3.一只电烙铁的额定电压是220V，在额定电压下工作时的电阻是1210Ω，它的额定功率有多大?在额定电压下通电10min产生多少热量? 4.某校师生自制了一台电烘箱。电烘箱的电阻丝通过5A的电流时，每分钟可产生6.6×104J的热量。求这台电烘箱的电功率和电阻丝工作时的电阻。 5.电流的热效应有时对我们有益，我们利用它；有时对我们有害，需要减少电流导致的发热，或者尽快把发出的热散发掉。 （1）列举两个生活或生产中利用电流热效应的实例； （2）列举两个生活和生产中为防止电流热效应产生危害而采取的措施。 6.在家庭电路中，有时导线长度不够，需要把两根连接起来，而连接处往往比别处更容易发热，加速老化，甚至引起火灾。这是为什么？ 13-11 一单色平行光垂直照射一单缝，若其第三级明条纹位置正好与6000ο A 的单色平行光的第二级明条纹 位置重合，求前一种单色光的波长． 解：单缝衍射的明纹公式为： sin (21) 2a k λ ?=+ 设x λλ=时，3=k ，由已知：当6000=λo A 时，2=k ，二者重合时?角相同，所以有 )132(2 6000 ) 122(sin +?=+?=?a 2x λ 解得 428660007 5 =?=x λ(o A )=428.6 ( nm) 13-12 单缝宽0.10mm ，透镜焦距为50cm ，用5000=λo A 的绿光垂直照射单缝．求： (1) 位于透镜焦平面处的屏幕上中央明条纹的宽度和半角宽度各为多少? (2) 若把此装置浸入水中(n =1.33)，中央明条纹的半角宽度又为多少? 解：单缝衍射暗纹公式为：sin na k ?λ=，k =1时，有1sin na λ ?= 单缝衍射中央明纹的半角宽度为一级暗纹的角宽度，故1 01sin ()na na λ λ ??-==≈ 单缝衍射中央明纹的宽度为：11122tan 2sin 2x x f f f na λ ???==≈=暗， (1) 空气中，1=n ，所以有：33 10 100.510 10.01050005.02---?=????=?x (m ) 10101 3 033 500010500010sin 5.0100.10100.1010?------??=≈=??? (rad ) (2) 浸入水中，33.1=n ，所以有：3 3 101076.310 10.033.110500050.02---?≈?????=?x (m ) 10101 3 033 500010500010sin 3.76101.330.110 1.330.110 ?------??=≈≈????? (rad ) 13-15 波长为5000o A 的平行单色光垂直照射到每毫米有200条刻痕的光栅上，光栅后的透镜焦距为60cm ．求： (1) 屏幕上中央明条纹与第一级明条纹的间距； (2) 当光线与光栅法线成 30°斜入射时，中央明条纹的位移为多少? 解：由已知，光栅常数为： 31mm 5.010200 a b -+= =?mm =6100.5-?m (1) 由光栅衍射明纹公式：λ?k b a =+sin )(，对中央明纹0k =， 00sin 0,0x ?=∴=， 对第一级明条纹1=k , 有：1016500010sin 0.15.010a b λ ?--?===+?，又11 tan x f ?=，所以 电气系\计算机系\詹班 《大学物理》（光的衍射）作业4 一 选择题 1．在测量单色光的波长时，下列方法中最准确的是 （A ）双缝干涉 （B ）牛顿环 （C ）单缝衍射 （D ）光栅衍射 [ D ] 2．在如图所示的夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变窄，同时使会聚透镜L 沿y 轴正方向作微小位移，则屏幕C 上的中央衍射条纹将 （A ）变宽，同时向上移动 （B ）变宽，不移动 （C ）变窄，同时向上移动 （D ）变窄，不移动 [ A ] [参考解] 一级暗纹衍射条件：λ?=1s i n a ，所以中央明纹宽度a f f f x λ ??2s i n 2t a n 211=≈=?中。衍射角0 =?的水平平行光线必汇聚于透镜主光轴上，故中央明纹向上移动。 3．波长λ=5500?的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10－ 4cm 的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为 （A ）2 （B ）3 （C ）4 （D ）5 [ B ] [参考解] 由光栅方程λ?k d ±=s i n 及衍射角2 π ?<可知，观察屏可能察到的光谱线的最大级次 64.310550010210 6 =??=<--λd k m ，所以3=m k 。 4．在双缝衍射实验中，若保持双缝S 1和S 2的中心之间的距离不变，而把两条缝的宽度a 略微加宽，则 （A ）单缝衍射的中央明纹区变宽，其中包含的干涉条纹的数目变少； （B ）单缝衍射的中央明纹区变窄，其中包含的干涉条纹的数目不变； （C ）单缝衍射的中央明纹区变窄，其中包含的干涉条纹的数目变多； （D ）单缝衍射的中央明纹区变窄，其中包含的干涉条纹的数目变少。 [ D ] [参考解] 参考第一题解答可知单缝衍射的中央主极大变窄，而光栅常数不变，则由光栅方程可知干涉条纹间距不变，故其中包含的干涉条纹的数目变少。或由缺级条件分析亦可。 5．某元素的特征光谱中含有波长分别为1λ=450nm 和2λ=750nm 的光谱线，在光栅光谱中，这两种波长的谱线有重叠现象，重叠处的谱线2λ主极大的级数将是 (A) 2、3、4、5… (B) 2、5、8、11… (C) 2、4、6、8… (D) 3、6、9、12… 【 D 】 光的衍射参考解答 一 选择题 1．在如图所示的夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变窄，同时使会聚 透镜L 沿y 轴正方向作微小位移，则屏幕C 上的中央衍射条纹将 （A ）变宽，同时向上移动 （B ）变宽，不移动 （C ）变窄，同时向上移动 （D ）变窄，不移动 [ A ] [参考解] 一级暗纹衍射条件：λ?=1sin a ，所以中央明纹宽度a f f f x λ ??2sin 2tan 211=≈=?中。衍射角0 =?的水平平行光线必汇聚于透镜主光轴上，故中央明纹向上移动。 2．在单缝的夫琅和费衍射实验中，若将单缝沿透镜主光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹 （A ）间距变大 （B ）间距变小 （C ）不发生变化 （D ）间距不变，但明纹的位置交替变化 [ C ] [参考解] 单缝沿透镜主光轴方向或沿垂直透镜主光轴的方向移动并不会改变入射到透镜的平行光线的衍射角，不会引起衍射条纹的变化。 3．波长λ=5500?的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10－4 cm 的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为 （A ）2 （B ）3 （C ）4 （D ）5 [ B ] [参考解] 由光栅方程λ?k d ±=sin 及衍射角2 π ?< 可知，观察屏可能察到的光谱线的最大级次 64.310 550010210 6 =??=<--λd k m ，所以3=m k 。 4．在双缝衍射实验中，若保持双缝S 1和S 2的中心之间距离不变，把两条缝的宽度a 略微加宽，则 （A ）单缝衍射的中央主极大变宽，其中包含的干涉条纹的数目变少； （B ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目不变； （C ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目变多； （D ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目变少。 [ D ] [参考解] 参考第一题解答可知单缝衍射的中央主极大变窄，而光栅常数不变，则由光栅方程可知干涉条纹间距不变，故其中包含的干涉条纹的数目变少。或由缺级条件分析亦可。 二 填空题 1．惠更斯——菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元发出的子波在观察点P 的 相干叠加 ，决定了P 点合振动及光强。 2．在单缝夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波阵面可划分为 6 个半波带，若将缝宽缩小 第十八章失业与通货膨胀 1. 摩擦性失业与结构性失业相比，哪一种失业问题更严重些？ 解答：一般来说，结构性失业比摩擦性失业问题更严重。因为摩擦性失业源于信息成本。所以加快劳动市场信息的流动可以减少摩擦性失业。而结构性失业是由经济结构变化、产业兴衰转移而造成的失业，是劳动力市场供需失衡造成的失业，一些部门需要劳动力，存在职位空缺，但失业者缺乏到这些部门和岗位就业的能力，而这种能力的培训需要较长的时间才能完成，所以结构性失业的问题更严重一些。 2. 能否说有劳动能力的人都有工作才是充分就业？ 解答：不能。充分就业时仍然存在自然失业。 3. 什么是自然失业率？哪些因素影响自然失业率的高低？ 解答：自然失业率就是指经济处于均衡状态时的失业率，包括摩擦性失业和结构性失业。技术进步以及制度因素是影响自然失业率的主要因素，具体包括：(1)劳动者结构的变化。一般来说，青年与妇女的自然失业率高，这些人在劳动力总数中所占比例的上升会导致自然失业率上升。(2)政府政策的影响。如失业救济制度使一些人宁可失业也不从事工资低、条件差的职业，这就增加了自然失业中的“寻业的失业”；最低工资法使企业尽量少雇用人，尤其是技术水平差的工人，同时也加强了用机器取代工人的趋势。(3)技术进步因素。随着新技术、新设备的投入使用，会减少对劳动力的需求；同时，技术进步使一些文化技术水平低的工人不能适应新的工作而被淘汰。(4)劳动市场的组织状况，如劳动力供求信息的完整与迅速性，职业介绍与指导的完善与否。(5)劳动市场或行业差别性的增大会提高自然失业率。厂商、行业和地区兴起和衰落，而劳动者和厂商需要时间来与之适应与配合。这些无疑会引起劳动者的大量流动，增大结构性失业。 4. 说明短期菲利普斯曲线与长期菲利普斯曲线的关系。 解答：货币主义者认为，在工资谈判中，工人们关心的是实际工资而不是货币工资。当通货膨胀率不太高、工人还没有形成新的通货膨胀预期的时候，失业与通货膨胀之间存在的替代关系就被称为短期的菲利普斯曲线。随着时间的推移，工人们发觉他们的实际工资随物价的上涨而下降，就会要求雇主相应地增加货币工资，以补偿通货膨胀给自己造成的损失。由于工人不断地形成新的通货膨胀预期，使换取一定失业率的通货膨胀率越来越高，菲利普斯曲线不断向右上方移动，最终演变成垂直的菲利普斯曲线，这就是长期的菲利普斯曲线。 长期的菲利普斯曲线是由短期的菲利普斯曲线不断运动形成的。 5. 通货膨胀的经济效应有哪些？ 解答：通货膨胀的经济效应主要包括再分配效应和产出效应。 通货膨胀的再分配效应表现为：其一，通货膨胀不利于靠固定的货币收入维持生活的人。对于固定收入阶层来说，其实际收入因通货膨胀而减少。相反，那些靠变动收入维持生活的人则会从通货膨胀中得益。例如，那些从利润中得到收入的企业主能从通货膨胀中获利，如果其产品价格比资源价格上升得快，则企业的收益将比它的产品的成本增加得快。其二，通货膨胀牺牲债权人的利益使债务人获利。 通货膨胀对产出的影响可以通过各种情况来说明，这里只说明两种主要的情况。 第一种情况：需求拉动的通货膨胀刺激产出水平提高。温和的需求拉动通货膨胀对产出和就业将有扩大的效应。假设总需求增加，经济复苏，造成了一定程度的需求拉动的通货膨胀。在这种条件下，产品的价格会跑到工资和其他资源的价格的前面，由此扩大了企业的利润。利润的增加就会刺激企业扩大生产，从而减少失业、增加国民产出。这种情况意味着通货膨胀的再分配后果会被因更多的就业、产出的增加而获得的收益所抵消。例如，对于一个失业工人来说，他可能在通货膨胀条件之下得到就业机会。 第二种情况：成本推动通货膨胀引致失业。假定在原总需求水平下，经济实现了充分就业和物价稳定。如果发生成本推动通货膨胀，实际产出会下降，失业会上升。 6. 说明需求拉动的通货膨胀。 第五章 光的衍射 5.1光源S 以速度V 沿一方向运动，它发出的光波在介质中的传播速度为v ，试用惠更斯原理证明：当V>v 时，光波具有圆锥形波前，其半圆锥角为1sin () v V α-= 5.2点光源向平面镜发出球面波，用惠更斯作图法求出反射波的波前。 2题图 5.3试从场论中的散度公式 导出格林公式（5-6）。[提示：令F= ~~G E ? 。并利用恒等式~~~~~2()G E G E G E ??=??+?±] 5.4对题5.2图中所示的平面屏上孔径 ∑的衍射，证明：若选取格林函数 （r=r ’，p 和 p ’对衍射屏成镜像关系），则p 点的场值为~exp()exp()()cos(,)A ikl ikr E p n r d i l r σλ= ∑?? 5.5在图中，设 2∑ 上的场是由发散球面波产生的，证明它满足索末菲辐射条件。 5题图 5.6波长λ=500nm 的单色光垂直入射到边长为3cm 的方孔，在光轴（它通过方孔中心并垂直方孔平面）附近离孔z 处观察衍射，试求出夫琅和费衍射区的大致范围。 5.7求矩孔夫琅和费衍射图样中，沿图样对角线方向第一个次极大和第二个次极大相对于图样中心的强度。 5.8将长为500nm 的平行光垂直照射在宽度为0.025mm 的单缝上,以焦距为50cm 的会聚透镜将衍射光聚焦于焦面上进行观察，求（1）衍射图样中央亮纹的半宽度；（2）第一亮纹和第二亮纹到中央亮纹的距离；（3）第一亮纹和第二亮纹相对于中央亮纹的强度。 5.9.证明平行光斜入射到单缝上时，单缝夫琅和费衍射强度为 式中，I 0央亮纹中心强度，a 是缝宽， θ 是衍射角，i 是入射角（见图）。（2）中央亮纹的角半宽度为cos a i λ θ?= 9题图 5.10在不透明细丝的夫琅和费衍射图样中，测得暗条纹的间距为1.5mm ，所用透镜的焦距为300mm, 光波波长为632.8nm 。问细丝直径是多少？ 5.11用物镜直径为4cm 的望远镜来观察10km 远的两个相距0.5m 的光源。在望远镜前置一可变宽度的狭缝，缝宽方向与两光源连线平行。让狭缝宽度逐渐减小，发现当狭缝宽度减小到某一宽度时，两光源产生的衍射像不能分辨，问这时狭缝宽度为？（设光波波长为550nm.） 5.12试利用 第五章 5-5的结果，导出外径和内径分别为a 和b 的圆环的夫琅和费衍射强度公式。并求出当b=a/2时。（1）圆环衍射与半径为a 的圆孔衍射图样的中心强度之比；（2）圆环衍射图样第一个暗环的角半径。 12题图 5.13用望远镜观察远处两个等强度的发光点S1和S2。当S1的像（衍射图样）中央和S2的像的第一个强度零点相重合时，两像之间的强度极小值与两个像中央强度之比是？ 5.14（1）一束直径为2mm 的氦氖激光（λ=632.8nm ）自地面射向月球，已知地面和月球相距3.76*103km ，问在月球上得到的光斑有多大？（2）如果用望远镜倒用作为扩束器将该光束扩展成直径为4m 的光束，该用多大倍数的望远镜？将扩束后的光束再射向月球，在月 实用文档之"光的衍 射（附答案）" 一．填空题 1.波长λ= 500 nm（1 nm = 10?9 m）的单色光垂直照射到宽度a = 0.25 mm的单缝上，单缝后面放置一凸透镜，在凸透镜的焦平面 上放置一屏幕，用以观测衍射条纹．今测得屏幕上中央明条纹之间的距离为d = 12 mm，则凸透镜的焦距f为3 m． 2.在单缝夫琅禾费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小，若钠 黄光（λ1 ≈ 589 nm）中央明纹宽度为4.0 mm，则λ2 ≈ 442 nm（1 nm = 10?9 m）的蓝紫色光的中央明纹宽度为3.0 mm． 3.平行单色光垂直入射在缝宽为a = 0.15 mm的单缝上，缝后有焦 距为f = 400 mm的凸透镜，在其焦平面上放置观察屏幕．现测得屏幕上中央明纹两侧的两个第三级暗纹之间的距离为8 mm，则入射光的波长为500 nm（或5×10?4mm）． 4.当一衍射光栅的不透光部分的宽度b与透光缝宽度a满足关系b = 3a 时，衍射光谱中第±4, ±8, …级谱线缺级． 5.一毫米内有500条刻痕的平面透射光栅，用平行钠光束与光栅平 面法线成30°角入射，在屏幕上最多能看到第5级光谱． 6.用波长为λ的单色平行红光垂直照射在光栅常数d = 2 μm（1 μm = 10?6 m）的光栅上，用焦距f = 0.500 m的透镜将光聚在屏上，测得第一级谱线与透镜主焦点的距离l= 0.1667 m，则可知该入射的红光波长λ=632.6或633nm． 7.一会聚透镜，直径为 3 cm，焦距为20 cm．照射光波长 550nm．为了可以分辨，两个远处的点状物体对透镜中心的张角必须不小于2.24×10?5rad．这时在透镜焦平面上两个衍射图样中心间的距离不小于4.47μm． 8.钠黄光双线的两个波长分别是589.00 nm和589.59 nm（1 nm = 10?9 m），若平面衍射光栅能够在第二级光谱中分辨这两条谱线，光栅的缝数至少是500． 9.用平行的白光垂直入射在平面透射光栅上，波长为λ1 = 440 nm的 第3级光谱线将与波长为λ2 =660 nm的第2级光谱线重叠（1 nm = 10?9 m）． 10.X射线入射到晶格常数为d的晶体中，可能发生布拉格衍射的最 大波长为2d． 二．计算题 11.在某个单缝衍射实验中，光源发出的光含有两种波长λ1和λ2，垂 直入射于单缝上．假如λ1的第一级衍射极小与λ2的第二级衍射极 《大学物理（下）》作业 No.4 光的衍射 （电气、计算机、詹班） 一 选择题 1．在如图所示的夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变窄， 同时使会聚透镜L 沿y 轴正方向作微小位移，则屏幕C 上的中央衍射条纹将 （A ）变宽，同时向上移动 （B ）变宽，不移动 （C ）变窄，同时向上移动 （D ）变窄，不移动 [ A ] [参考解] 一级暗纹衍射条件：λ?=1s i n a ，所以中央明纹宽度 a f f f x λ ??2sin 2tan 211=≈=?中。衍射角0=?的水平平行光线必汇聚于透镜主 光轴上，故中央明纹向上移动。 2．在单缝的夫琅和费衍射实验中，若将单缝沿透镜主光轴方向向透镜平移，则屏幕上的衍射条纹 （A ）间距变大 （B ）间距变小 （C ）不发生变化 （D ）间距不变，但明纹的位置交替变化 [ C ] [参考解] 单缝沿透镜主光轴方向或沿垂直透镜主光轴的方向移动并不会改变入射到透镜的平行光线的衍射角，不会引起衍射条纹的变化。 3．波长λ=5500?的单色光垂直入射于光栅常数d=2×10－ 4cm 的平面衍射光栅上，可能观察到的光谱线的最大级次为 （A ）2 （B ）3 （C ）4 （D ）5 [ B ] [参考解 ] 由光栅方程λ?k d ±=sin 及衍射角2 π ?< 可知，观察屏可能察到的光谱线 的最大级次64.310 550010210 6 =??=<--λd k m ，所以3=m k 。 4．在双缝衍射实验中，若保持双缝S 1和S 2的中心之间距离不变，把两条缝的宽度a 略微加宽，则 （A ）单缝衍射的中央主极大变宽，其中包含的干涉条纹的数目变少； （B ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目不变； （C ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目变多； （D ）单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目变少。 [ D ] [参考解] 参考第一题解答可知单缝衍射的中央主极大变窄，而光栅常数不变，则由光栅方程可知干涉条纹间距不变，故其中包含的干涉条纹的数目变少。或由缺级条件分析亦可。 二 填空题 1．惠更斯——菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元发出的子波在观察点P 的 相干叠加 ，决定了P 点合振动及光强。 2．在单缝夫琅和费衍射实验中，屏上第三级暗纹对应的单缝处波阵面可划分为 6 个半波带，若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是 明 纹。 [参考解] 由单缝衍射条件（其中n 为半波带个数，k 为对应级次）可知。 ???? ???±?+±=?==，各级暗纹 ，次极大，主极大λλλ?δk k n a 2 )12(02sin 3．如图所示的单缝夫琅和费衍射中，波长λ的单色光垂直入 射在单缝上，若对应于会聚在P 点的衍射光线在缝宽a 处的波阵面恰好分成3个半波带，图中CD BC AB ==，那么光线1和2在P 点的相位差为 π 。 第十八章第一节《电能 电功》 1. 一个电能表，表盘上标明“720 revs /（ kW · h ）”，这表示什么意思？ 2. 小明家中一周前、后电能表示数如图 所示，小 明家所在地区每度电的电费是 元，请你估算他家每 个月需要付多少电费。 记下你家电能表今天的示数，和一周后的示数对比。 根据你家所在地的电费标准，估算你家一个月应交 多少电费。 3. 一个小灯泡的两端加 V 电压时电流是 A ，它在这种情况下通电2 min ，电流做了多少功？消耗的电能是多少？ 4. 有一块手机用的锂电池，上面标明电压为 V ，容量为1 130 mA · h ，它充满电后，大约储存了多少电能？ 答案: 1. 电能表转盘每转720转，消耗的电能为1kwh 2. 3. 90J 90J 4. 解析：根据公式W=UIt=×1130mA ×1h=××3600s= 第十八章第二节《电功率》 1. 一只电热水壶的铭牌上标着“220 V 1 000 W ”的字样，它正常工作时，电流是多少？ 2. 一盏电灯25 h 耗电1 kW · h ，这盏电灯的电功率是多少? 3. 一个“220 V 800 W ”的电炉，正常工作时电阻丝的电阻有多大？假如电路中 的电压降低到200 V ，电阻丝的电阻不变，这时电炉实际的电功率有多大？ 4. 某次雷电的电流约2×104 A ，电压约108 V ，放电时间约 s 。这次雷电的电功率约多少千瓦？释放多少能量? 答案: 1. 提示：利用公式I=P/U 计算 2. 40W 提示：利用P=W/t 计算 3. Ω 661W 提示：计算时注意电阻是不变量，利用公式R=额额 P U 2计算出电阻，再利 用公式R U P 2实实 计算出电炉在200V 实际电压下的实际功率 4. 2×1012W 2×109J 提示：可利用W=UIt 和P=UI 来计算 第1页共4页 习题七 光的衍射 习题册-上-7 学院 班 序号___________姓名 1 习题七 一、选择题 1．在单缝衍射实验中，缝宽a =0.2mm ，透镜焦距f =0.4m ，入射光波长λ=500nm ，则在距离中央亮纹中心位置2mm 处是亮纹还是暗纹？从这个位置看上去可以把波阵面分为几个半波带？ [ ] （A ）亮纹，3个半波带； （B ）亮纹，4个半波带； （C ）暗纹，3个半波带； （D ）暗纹，4个半波带。 2．波长为632.8nm 的单色光通过一狭缝发生衍射。已知缝宽为1.2mm ，缝与观察屏之间的距离为D =2.3m 。则屏上两侧的两个第8级极小之间的距离x ?为 [ ] （A ）1.70cm ； （B ）1.94cm ； （C ）2.18cm ； （D ）0.97cm 。 3．波长为600nm 的单色光垂直入射到光栅常数为2.5×10-3mm 的光栅上，光栅的刻痕与缝宽相等，则光谱上呈现的全部级数为 [ ] （A ）0、±1、±2、±3、±4； （B ）0、±1、±3； （C ）±1、±3； （D ）0、±2、±4。 4．用白光（波长范围：400nm-760nm ）垂直照射光栅常数为2.4×10-4cm 的光栅，则第一级光谱的张角为 [ ] （A ）9.5?； （B ）18.3?； （C ）8.8?； （D ）13.9?。 二、填空题 1．在单缝夫琅和费衍射实验中，设第一级暗纹的衍射角很小。若以钠黄光(λ1＝589nm)为入射光，中央明纹宽度为 4.0mm ；若以蓝紫光(λ2＝442nm)为入射光，则中央明纹宽度为________mm 。 2．单色光1λ=720nm 和另一单色光2λ经同一光栅衍射时，发生这两种谱线的多次重叠现象。设1λ的第1k 级主极大与2λ的第2k 级主极大重叠。现已知当1k 分别为2, 4, 6,, 时，对应的 2k 分别为3, 6, 9,, 。 ，则波长2λ= nm 。 3．为测定一个光栅的光栅常数，用波长为632.8nm 的单色光垂直照射光栅，测得第一级主极大的衍射角为18°，则光栅常数d =_________；第二级主极大的衍射角θ = 。 《大学物理(下)》作业 N ｏ.4 光的衍射 （电气、计算机、詹班) 一 选择题 1.在如图所示的夫琅和费衍射装置中，将单缝宽度a 稍稍变窄，同时使会聚透镜L 沿y 轴正方向作微小位移,则屏幕C 上的中央衍射条纹将 (Ａ)变宽,同时向上移动 （B ）变宽，不移动 （C ）变窄，同时向上移动 (D ）变窄,不移动 [ A ] [参考解] 一级暗纹衍射条件:λ?=1sin a ，所以中央明纹宽度 a f f f x λ ??2sin 2tan 211=≈=?中。衍射角0=?的水平平行光线必汇聚于透镜主 光轴上,故中央明纹向上移动。 2．在单缝的夫琅和费衍射实验中,若将单缝沿透镜主光轴方向向透镜平移,则屏幕上的衍射条纹 (A ）间距变大 (B)间距变小 (C)不发生变化 (D)间距不变，但明纹的位置交替变化 [ Ｃ ] ［参考解] 单缝沿透镜主光轴方向或沿垂直透镜主光轴的方向移动并不会改变入射到透镜的平行光线的衍射角,不会引起衍射条纹的变化。 ３.波长λ=５5０0?的单色光垂直入射于光栅常数d=2×１0－ 4ｃｍ的平面衍射光栅上,可能观察到的光谱线的最大级次为 (Ａ)2 (Ｂ)３ （Ｃ）4 (D)5 ［ Ｂ ] [参考解 ] 由光栅方程λ?k d ±=sin 及衍射角2 π ?< 可知，观察屏可能察到的光谱线 的最大级次64.310 550010210 6 =??=<--λd k m ，所以3=m k 。 ４．在双缝衍射实验中,若保持双缝S １和Ｓ２的中心之间距离不变，把两条缝的宽度a 略微加宽,则 (Ａ）单缝衍射的中央主极大变宽，其中包含的干涉条纹的数目变少； （B)单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目不变; (C ）单缝衍射的中央主极大变窄,其中包含的干涉条纹的数目变多； (D)单缝衍射的中央主极大变窄，其中包含的干涉条纹的数目变少。 [ D ] [参考解］ 参考第一题解答可知单缝衍射的中央主极大变窄,而光栅常数不变，则由光栅方程可知干涉条纹间距不变,故其中包含的干涉条纹的数目变少。或由缺级条件分析亦可。 二 填空题 1．惠更斯——菲涅耳原理的基本内容是：波阵面上各面积元发出的子波在观察点P 的 相干叠加 ，决定了P 点合振动及光强。 2.在单缝夫琅和费衍射实验中,屏上第三级暗纹对应的单缝处波阵面可划分为 6 个半波带,若将缝宽缩小一半，原来第三级暗纹处将是 明 纹。 [参考解] 由单缝衍射条件(其中n 为半波带个数，k 为对应级次）可知。 ???? ???±?+±=?==，各级暗纹 ，次极大，主极大λλλ?δk k n a 2 )12(02sin 3.如图所示的单缝夫琅和费衍射中,波长λ的单色光垂直入射 在单缝上，若对应于会聚在Ｐ点的衍射光线在缝宽a 处的波阵面恰好分成3个半波带，图中CD BC AB ==,那么光线１和2在P 点的相位差为 π 。 1. Ex. 18.1.1, p889 2. Ex. 18.2.1, Ex. 18.2.5, p895 3. Ex. 18.3.1(a), Ex. 18.3.2, p904 4. Ex. 18.4.1(a,b), Ex. 18.4.2(a), p914 5. Ex. 18. 6.2(a,b), p927 6. Ex. 18. 7.2(a,b), p933 7. Ex. 18.9.1(a,b), p948 1. (18.1.1) r1(A)r1(B)w1(B)r1(C)w1(c)r1(D)w1(D)r1(E)w1(E) 2. (18.2.1) a) A serializable schedule is: r1(A)w1(A)r1(B)w1(B)r2(B)w2(B)r2(A)w2(A) A nonserializable schedule is: r1(A)w1(A)r2(B)w2(B)r1(B)w1(B)r2(A)w2(A) b) 2 serial schedules of the 12 actions. c) 2 d) (T1,T2) T1T2A B read(A,t);t:=t+225 write(A,t)27 read(B,t);t:=t*325 write(B,t)75 read(B,s);s:=s*275 write(B,s)150 read(A,s);s:=s+327 write(A,s)30 30150 (T2,T1) T1T2A B read(B,s);s:=s*225 write(B,s)50 read(A,s);s:=s+325 write(A,s)28 read(A,t);t:=t+228 write(A,t)30 read(B,t);t:=t*350 write(B,t)150 30150 (18.2.5) i. (a)T3 A T1 B T2 C (b)T1 B T2 (c)T1 B T2 B T4 (d)T3 B T2 A,C T1 (e)T1 A T3 B C T2 ii. (a)It is not the schedule conflict-serializable. (b)It is the schedule conflict-serializable. (T1,T2). (c)It is the schedule conflict-serializable. (T1,T4,T2) or (T4,T1,T2). (d)It is the schedule conflict-serializable. (T3,T2,T1). (e)It is the schedule conflict-serializable. (T1,T2,T3). iii. (a)There are equivalent schedules regardless of what the transactions do to the data. (b) There are equivalent schedules regardless of what the transactions do to the data. (c) There are equivalent schedules regardless of what the transactions do to the data. (d) There are equivalent schedules regardless of what the transactions do to the data.7 光的衍射习题详解
第二章 光的衍射 习题及答案
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